Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Ликвация в жидкой магме

Ликвация в жидкой магме

12.08.2017

Если магма должна была расщепиться на две несмешивающиеся жидкости неоднородного состава, то продукты кристаллизации каждой из них были бы различны и, следовательно, ликвация (несмесимость жидкостей) могла бы быть потенциальной причиной дифференциации магматических пород. Разнообразие магматических пород, иногда залегающих совместно и резко отличающихся друг от друга (например, многие кислые — основные ассоциации), постулируется ликвацией, априори не являющейся невозможной или даже маловероятной. Привлечение ее для объяснения таких явлений было популярным в начале этого столетия.
Ранние экспериментальные работы с силикатными расплавами, представляющими обычные магматические составы, дали ряд примеров ликвации Некоторые расплавы, действительно очень обогащенные кремнеземом и, таким образом, существенно отличающиеся от любых магматических пород, как известно, в ограниченных пределах имеют области несмесимости между почти чистыми, очень вязкими богатыми кремнеземом жидкостями и жидкостями, содержащими кремнезем плюс FeO, MnO, MgO и т. д. при повышенных температурах около 1700 °С. Однако добавление даже небольших количеств щелочей к любой из этих систем вызывает исчезновение поля несмесимости. Петрологи, вооруженные такого рода экспериментальными данными, смогли, тем не менее, игнорировать возможность ликвации в природных силикатных расплавах.
Ho накопление геологических данных из таких разнообразных примеров, как включения сульфидов в основных породах, магнетит-апатитовые тела, породы обширных кимберлит-ламирофир-карбонатитовых групп, недавно изученные лунные базальты и фракционированные Земные толеиты, отчетливо продемонстрировало явление ликвации в магмах. Это привело к дальнейшим экспериментальным работам, особое внимание в которых уделялось указанным типам расплавов. Важным открытием было установление, существования еще одного несомненного поля несмесимости в системе лейцит (ортоклаз)—фаялит—кварц (рис. 2) при температурах ниже 1100 °C, полностью окруженного полями кристаллизации фаялита и кварца. Таким образом, ликвация становится реальностью для петрологов, когда приходится иметь дело с аналогичными составами, в связи с этим необходимы повторные исследования и переосмысление накопленного материала. Примером служат обзоры А. Филпоттса и Е. Роддера и работы, посвященные ликвационным моделям.
Ликвация в жидкой магме

Критерии ликвации выявляются по структурным и минералогическим особенностям: структурно она выражается в образовании округлых, иногда сросшихся глобулей одной жидкости в другой; минералогически важным доказательством служит равновесная кристаллизация фаз: фазы, равновесно кристаллизующиеся из одной жидкости, должны быть также равновесны с фазой другой жидкости.
Усилению интереса к ликвации в магматических породах послужило открытие структурные особенностей, характерных для нее, в лунных базальтах и некоторых земных базальтовых породах. Например, в некоторых образцах из толеитовых базальтовых потоков деканских траппов (Индия) интерстициальный стекловатый мезостазис содержит мельчайшие глобули темно-коричневого стекла в основной массе бледноокрашенного стекла со значительно более низким коэффициентом преломления. Эти стеклянные глобули в стекле основной массы являются одним из лучших доказательств ликвации и в этом отношении соответствуют одному из критериев, установленных H Боуэном полвека назад. Такую ликвацию в микромасштабе, вероятно, можно сопоставить со значительно более крупномасштабными явлениями, которые привели к образованию химически аналогичных пород в Скергаардской интрузии (Гренландия), где ликвационные взаимоотношения теперь постулированы для объяснения контрастных взаимоотношений гранофиров и чрезвычайно обогащенных железом пород, кристаллизовавшихся последними в данной интрузии. Аналогичный феномен, но в меньшем масштабе иногда имеет место при формировании феррогаббро, габброидной серии офиолитовых комплексов, содержащих глобули плагиогранитного состава
Низкая растворимость сульфидов в природных силикатных расплавах (значительно более низкая, чем на это указывают экс периментальные работы по изучению некоторых простых систем) убедительно доказана при изучении структур пород Скергаардской интрузии. Основные породы содержат 0,05 % объемных микроскопических глобулей, расположенных наклонно, многие из них сложены сульфидами меди и интерпретируются по форме и распределению как образования, возникшие из несмешивающегося сульфидного расплава. На самой последней стадии фракционирования (кристаллизовалось 98 % пород) несмешивающихея сульфидных фаз сравнительно больше и они преимущественно представлены сульфидами железа. Значительно более крупномасштабные, имеющие важное экономическое значение сульфидные руды комплекса Садбери (пров. Онтарио, Канада) с минеральным парагенезисом халькопирит—пирротин—магнетит и с акцессорными кубанитом и пиритом интерпретируются как возникшие из сегрегационных тел несмешивающихся сульфидных расплавов, образовавшихся одновременно с основными породами. В настоящее время эти сульфидные тела структурно связаны со сравнительно более молодыми интрузиями норитов краевого комплекса и находятся в сложных взаимоотношениях с этими породами, вмещающими образования и других магматических комплексов.
А. Филпоттс показал, что расплав магнетит-апатитовой смеси в приблизительных пропорциях 2:1 является эвтектоидным по отношению к определенным силикатным магматическим расплавам при определенных температурах. К числу некоторых районов, где необходимо привлечение ликвации для объяснения образования магнетит-апатитовых залежей, относится область Камсел-Ривер, Северо-Западные территории (Канада) Эффектным доказательством существования расплавов аналогичного состава является открытие потоков почти чистого магнетит-гематита с небольшим количеством апатита.
Описано несколько случаев нахождения обогащенных карбонатом включений в кимберлитах и ассоциирующих с кимберлитами в отдельных жилах и подобных образованиях, сложенных карбонатами, происхождение которых вначале объяснялось вторичны ми процессами изменения, но теперь считают генетически связанным с карбонатными жидкостями, возможно, образовавшимися при ликвационной сегрегации из кимберлитовых магм. Последующие экспериментальные работы продемонстрировали способность недонасыщенных расплавов, сосуществующих при верхнемантийных давлениях с оливином и двумя пироксенами, растворять до 40% CO2. Фракционная кристаллизация такой жидкости с большим количеством растворенного CO2 приводит к образованию остаточного расплава, обычно расщепляющегося на две несмешивающиеся жидкости, примерно соответствующие кимберлиту и карбонатиту. Этот эксперимент демонстрирует гипотезу возникновения карбонатитов в результате ликвационного отщепления карбонатитовой жидкой фракции от исходных недонасыщенных щелочами основных расплавов (не обязательно всегда кимберлитовых) во время кристаллизации и подъема в верхние гори зонты коры.
Включения, или глазки, связываемые также с ликвацией жидкостей, обычны для многих лампрофиров. Прекрасное, четкое объяснение глазков в этих породах со многими ссылками на сходные ситуации дано Дж. Фергюсоном и К. Курье, которые показали, что: 1) включения, удовлетворяющие критериям Боуэна в качестве ликвационных, присутствуют в лампрофировых дайках, развитых вокруг щелочной карбонатитовой ингрузин Каландер-Бей, пров. Онтарио (Канада); 2) эти породы плавятся с разделением на две или три несмешивающиеся жидкости в подходящих геологических условиях; 3) составы глазков и основной массы предполагают, что процесс их образования являлся главным фактором в происхождении щелочных магматических пород; 4) глазки Каландер-Бей идентичны по своим особенностям лампрофировым породам определенного состава, известным во всем мире.
Другое интересное и хорошо иллюстрированное объяснение ламирофиров с глазками при помощи ликвации дается Д. Стронгом и А. Харрисом, которые предположили, исходя из геологической дедуктивной работы, что имеется явный ряд составов двух дополнительных несмешивающихся жидкостей (если агрегат кристаллических продуктов в каждой видимой фазе мог представлять собой эквивалент жидкого состава и при этом допускаются усложнения из-за существования и возможностей потери отделившихся газов в глазках). Эти авторы отметили карбонатитовые глазки в некоторых обогащенных оливином дайках и глазки, состоящие преимущественно из калиевого полевого шпата и цеолитов в керсутитсодержащих лампрофирах. Благоприятными условиями для развития нссмесимости в лампрофирах является в том числе и присутствие (но не обязательное) CO2 и высокие содержания калия.
Некоторые структуры в гранитных пегматитах и в гранофировых телах характеризуются признаками ликвации на последних этапах кристаллизационной истории водонасыщенных гранитных расплавах у тройного гранитного минимума. Очевидно, в этих примерах проявляется локальное развитие участков, содержащих водонасыщенную жидкость, сосуществующую с перенасыщенным водой силикатным расплавом. Распределение вещества между двумя жидкостями приводит к образованию гигантских кристаллов кварца, кристаллизовавшихся из гидротермальных растворов, в то время как гранитный материал с обогащенными калиевым полевым шпатом прослоями кристаллизовался из силикатного расплава При этом формируются отчетливые структуры, но масштаб дифференциации невелик.
В общем возможности значительной несмесимости не могут быть игнорированы в следующих случаях: 1) при кристаллизации магм, обогащенных летучими компонентами, особенно щелочами (здесь возникает также вопрос о скорости диффузии высвобождающихся H2O и CO2 относительно скорости кристаллизации или, наоборот, об эксплозивном отделении этих летучих составляющих); 2) при обнаружении сульфидов в базитовых породах; 3) в случае фракционированных обогащенных железом жидкостей толеитового типа.